JPS59143027A - 延性および加工性の良好な高強度鋼板の製造方法 - Google Patents

延性および加工性の良好な高強度鋼板の製造方法

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JPS59143027A
JPS59143027A JP58018310A JP1831083A JPS59143027A JP S59143027 A JPS59143027 A JP S59143027A JP 58018310 A JP58018310 A JP 58018310A JP 1831083 A JP1831083 A JP 1831083A JP S59143027 A JPS59143027 A JP S59143027A
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soaking
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cooling
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Akio Tosaka
章男 登坂
Toshiyuki Kato
俊之 加藤
Minoru Nishida
稔 西田
Nobuo Matsuno
松野 伸男
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は延性および加工性の良好な高強度鋼板の製造方
法に係り、特に引張強さが60 k!j f / m4
以上の高張力鋼板の低コストの製造方法に関する。
近年、自動車の安全性や軽量化の観点からバンパーやド
アーガードバ−などの強度部材に引張強さ60に9f/
−以上の高張力薄鋼板などが多用されつつある。このよ
うな用途に適用される材料の特性として引張強さが高い
と同時に延性および加工性が良好で更に車体の組立時に
はスポット溶接性が良好であることが要求される。最近
フェライトとマルテンサイトまたはベイナイトを主とす
る低温変態生成物から成る混合組織鋼板がこのような要
求を満足する鋼板として多用されている。しかし従来の
混合組織鋼板で強度を高めるにはMn、Sl、Nb、T
iなどの元素を多量に添加する必要があり、その結果コ
ストの上昇をもたらし、またMnやSIなどの多量添加
は、製造コストの上昇を伴うばかりでなく、連続焼鈍中
に表面酸化を起こしやすくスポット溶接性を劣化させる
問題があった。
まfcMnなどを多量に含む場合にはその偏析に起因す
ると考えられるバンド状組織が発達し特に曲げなどの加
工性、局部延性が劣下するという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解消し、延性と
同時に良好な加工性を有し、かつ製造コストが低廉な高
強度鋼板の製造方法を提供するにある。
本発明のこの目的は次の2発明によって達成される。
第1発明の要旨とするところは次の如くである。すなわ
ち重量比にてC:015%以下、Mn : 0.2〜3
.5 %、P:001〜015チ、Al:o、10%以
下を含み残部がFe および不可避的不純物より成る高
強度鋼板の製造方法(でおいて、前記鋼板をAc、変態
点以下の均熱温度まで加熱するに際し少くとも600℃
からAc、変麩点までの区間の加熱速度を51://S
eC以上で加熱する工程と、前記均熱温度において10
秒〜10分間保持する均熱工程と、前記均熱工程終了後
の冷却に際し600〜300℃の温度範囲における平均
冷却速度を下記(1)式で算出された臨界冷却速度CR
(’C/ 5ec)以上にて冷却する工程と、を有して
成ることを特徴とする延性および加工性の良好な高強度
鋼板の製造方法である。
lo gC几(℃/s eC)=−1,73(Mn(%
)+−3,5P(%))+19s−(1)次に第2発明
の要旨とするところは、第1発明と同一のC、Mn、 
P、 Atの基本組成を有するほか、更+:si:o、
i 〜i、s%Crho、 1〜1.0%、M。
: 0.1〜1.0%、B:5〜1100pp  よシ
成るA群およびNb:0.01〜o、 iチ、Ti:0
.01〜0、2チ、V : 0.01〜0.2%j、Q
成るB群のうちよシ選ばれた1穐または2種以上を含有
し残部はFeおよび不可避的不純物よシ成る高強度鋼板
の製造方法において、前記鋼板をAc3変態点以上の均
熱温度まで加熱するに際し少くとも600℃からAcs
変態点までの区間の加熱速度を5℃/sec以上で加熱
する工程と、前記均熱温度におい℃0秒〜10分間保持
する均熱工程と、前記均熱工程終了後の冷却に際し60
0〜300℃の温度範囲における平均冷却速度を下記(
2)式で算出された臨界冷却速度CR(℃/5ee)以
上にて冷却する工程と、を有して成ることを特徴とする
延性および加工性の良好な高強度鋼板の製造方法である
Lo gCf% (c/s e c ) =−1,73
(Mn(%)+ 0.26 S i (%)+ 3.5
 P(%)+ 1.3 Cr(%)+2.67Mo(%
)、:]+3.95 (2)ただしB添加の場合は(2
)式の3.95を3.40に変更する。
上記の要旨の如く、本発明はその焼鈍に描ってAc3変
態点以上の温度範囲で10秒から10分間均熱するに際
し、その加熱において600℃からAc3変態点までの
区間を従来開示されてbる加熱速度より急速加熱し、更
に均熱後の冷却条件を制御することによって延性および
加工性の良好な高強度鋼板を製造する方法である。
まず、本発明の高強度鋼板の成分限定理由について説明
する。
C: Cは鋼の基本成分の一つとして重要な元素であシ、Cの
増加によ9強度を低コストで増加させることができるが
、0.15%を越えるとスポット溶接性が急激に劣化す
るため上限を0.15%に限定した。
Mn: Mnは固溶体強化元素であシ同時に低温変態生成物形成
のためにも特に重要な元素である。Mnは熱間脆性を防
ぐ目的で0.1%以上必要であるが溶製上の観点から0
.2%を下限とした。またMnは3.5 %を越えると
Cと同様にスポット溶接性を劣化させるので上限を3.
5%とした。
P : Pは安価で、固溶強化能の大きいフェライト生成元素で
強化元素として有利であシ、0.01%未満とすると製
造コストが羊昇し特に利点もないので下限を0.01%
とした。
次ニ0.059hC−1,51A4n −(0〜0.8
)%Pの鋼板をスポット溶接し、溶接部の延性比、せん
断引張強度および十字引張強度を調査し、P含有量との
関係を第1図に示した。第1爾からPが0、15 %を
越すと溶接部の強度、延性比が急激に劣化するのでPの
上限を0.15%に限定した。
At: Atは脱酸元素として必要であるが、0.10 %を越
して過剰となるとアルミナクラスターを形成し表面性状
を劣化させ、また熱間割れの危険が高くなるので上限を
0.10%に限定した。
上記C,Mn、 P、 Azの各限定量をもって本発明
の高強度鋼板の基本成分とするが、更に8i、Cr。
M o 、 Bの各元素よシ成るA群およびNb、Ti
、Vの各元素よシ成るB群のうちより選ばれた1種また
は2種以上を下記限定量の範囲で含有する高強度鋼板に
おいても、本発明の目的を有効に達成することができる
。これらの選定元素の限定理由は次の如くである。
A群(8i、 Or、 Mo、 B、) :A群の元素
は上記(2)式から明らかな如く、いずれも混合組織形
成に必要な焼鈍時の冷却工程における臨界冷却速度を下
げると同時に、低温変態生成物の量を増し、その結果強
度増加の効果がおる。
この効果を有効に発揮させるためには、8i、 Cr。
MOの各元素は少くとも0.1%以上、Bは5ppm以
上が必要である7、シかし過剰の添加は効果が飽和しコ
ストも上昇するので上限をSiは1.5%、Cr、Mo
は1.0チ、Bは100 ppmに限定し、それぞれ8
i:0.1〜1.5S、Cr:O11〜1.0 %、M
o : 0.1〜1.096、B:5〜1100ppの
範囲に限定した。
B群(Nb、 Ti、 V) : Nb、Ti、Vの各元素はいずれも炭窒化物形成元素で
あシ、結晶の細粒化、析出物による強度増加、あるいは
フェライト相の再結晶抑制等による材質強化の効果があ
る。しかしこれらの効果は各元素とも0.011未満で
は十分発揮されないので下限をいずれも0.01 %に
限定した。また過剰の添加は効果が飽和しコストも上昇
するので上限をNbは0.1チ、Ti 、Vは0.2%
とし、それぞれ、Nb:0.01〜0.1%、ji:0
.01〜0.2チ、v : o、 o i〜0.2%の
範囲に限定した。
なお、上記A#、B群の各元素は単独に使用してそれぞ
れ効果を発揮するが、複合添加してもそれぞれの効果が
減殺されることがない。
上記限定組成を有する本発明鋼は溶製後熱延、酸洗、冷
延後連続焼鈍される。熱延は通常の条件下で行って差支
えないが、高強度を得るためには600℃以下の低温巻
取が好ましい。更に下記の如く熱処理条件を限定管理す
ることによって延性および加工性の良好な高強度鋼板を
低廉なコストで製造できる。
次に本発明における焼鈍条件の限定理由について説明す
る。焼鈍条件は本発明の最も重要な要件である。高強度
かつ延性にすぐれた鋼板を得るにはA c 1変態点以
上でAC3変態点以下に加熱、均熱して急冷し、フェラ
イトとマルテンサイトの混合組織とするのが有利である
。しかしながら、Mn量が多くなるとその偏析によ[A
cl変態点以上、Ac3変態点以下の均熱では最終的に
得られる組織がバンド状となシ曲げなどの加工性、局部
延性は低い。一方A c3変態点以上のオーステナイト
単相域で加熱、均熱して急冷すると、得られる組織は主
としてフェライトとベイナイトのバンド状でない混合組
織となり、延性は若干低下するものの、依然として回復
焼鈍鋼などよりは良好であり、曲げなどの加工性、局部
延性は高い。すなわち、第第2表 1表に示した化学組成の鋼を第2表に示す如く2種の温
度で焼鈍し、ナイタールで腐食し、その顕微鏡写真を第
2図(5)、(B)に系した。
第2図(A)、(B)において、第2図(A)はAC7
変態点以上、Ac、変態点以下の725℃で焼鈍したも
のでバンド状組織が強く残っているが、一方第2図(B
)はAc、変態点以上の870℃で焼鈍したもの゛であ
り、バンド状組織は消失している。曲げ性も第2表に示
す如く、725℃焼鈍では臨界の曲げ半径が6mm、8
70℃焼鈍ではOmmであり、Ac、変態点以上で焼鈍
した方がすぐれている。これらの結果から本発明におい
ては焼鈍温度なAc、変態点以上に限定し、延性は若干
犠牲((シて加工性の向上を図った。
次に加熱速度は、実機の焼鈍炉においては室温から均熱
温度までの平均加熱速度を5℃/ sec以上に達成す
るのは困難ではない。しかし鋼板の加熱速度は高温にな
るほど小さくなるのは第3図に示す如くよく知られた事
実である。第3図において、実線は鋼板温度、点線は平
均加熱速度を示している。従って鋼板を室温近傍の低温
からAc、変態点以上の均熱温度まで加熱する際の平均
加熱速度は5℃/ sec以上が達成されたとしても、
例えば500〜600℃から目的とするAc、変態点以
上の均熱温度までの高温域における加熱速度5℃/ s
ecよりかなり小さくなり、この傾向はより高温になる
ほど著しい。
本発明者らはこのような高温部における加熱速度が焼鈍
後の引張特性に及ぼす影響に着目し次の基礎実験を行っ
た。第1表に示す化学組成の12町厚の冷延鋼板をまず
通常の連続焼鈍法で充分に可能と思われる加熱速度とし
て600℃までは約10℃/ secで加熱し、その後
、Ac、変態点以上のオーステナイト単相となる均熱温
度850℃までの加熱速度を大幅に変えて加熱し、85
0℃で1分間均熱後30℃/ secの冷却速度で冷却
する短時間焼鈍を行いその引張特性を調査しその結果を
第4図に示した。
第4図において、引張強さ、降伏応力のいずれも加熱速
度を大きくすることにより大きくなるが、伸びの低下は
ほとんどない。かつ、この効果は5℃/ sec以上の
加熱速度の場合に特に顕著であるので、600℃からA
C8変態点までの区間の加熱温度を5℃/ sec以上
に限定した。
次に高温域において急速加熱を必要とする開始温度T□
について検討した。すなわち、同じく第1表に示す化学
組成の冷延鋼板を第5図に示す如く室温から急速加熱開
始温度THまでは1.07 secで加熱し、急速加熱
開始温度THを変えこの温度から850℃1でを5℃/
 secの急速加熱を行い、850℃で一分間の均熱後
、30 ℃/ secで冷却した。
第6図から600’C以上の温度領域において5’C/
sec以上の急速加熱速度で加熱して熱処理することに
より、延性を劣化させずに高強度が得られることが明ら
かなので急速加熱開始温度T8を600℃以上に限定し
た。なお、自明のことであるが加熱速度は低温域におい
ても高温域においても速い方がすぐれた材質が得られる
上記の如く600℃以上の高温域においてAC3変態点
以上の均熱温度まで5ヅsec以上の加熱速度で熱処理
することで強贋と延性のバランスが改善される理由は次
のように推定できる。すなわち、本発明の限定成分の鋼
の焼鈍について考えると600℃という温度はフェライ
ト粒の再結晶開始温度にほぼ対応する。その温度から上
の領域における加熱速度を大きくし、再結晶開始温度と
冷延後A C1変態点の間における滞留時間を短くする
ことで、非常に微細な再結晶粒の状態あるいは再結晶が
完全に終了しないままA c 1変態点に達してオース
テナイト変態が始まシ、更に短時間でAC3変態点以上
の温度に加熱することで均熱時に存在するオーステナイ
ト粒径は小さくなり、冷却後はこの微細なオーステナイ
トが変態するので最終的にはフェライトとベイナイト(
一部はマルテンサイトを含む)の微細組織が得られる。
この組織の微細化が強度と延性のバランスの改善に効果
があると考えられる。
上記の如く再結晶開始温度である約600℃から少くと
もAc3変態点まで望ましくは均熱温度までの加熱速度
を5 t?//sec以上の速度で加熱することが延性
の良好な高強度鋼を得るための重要な女性の一つである
また均熱時間はオーステナイト変態を完了させるため1
0秒以上の保持が必要であり、また10分を越えて保持
するとオーステナイト粒の粗大化を招来するので、均熱
時間を10秒〜10分間に限定した。
均熱後の冷却は高強度と良好な延性を得るため冷却速度
が規定される。すなわち、冷却速度は下記(1)式もし
くは(2)式で求まる臨界冷却速度CR(t、/s e
 c )以上で冷却する必要がある。
(イ) C,Mn、 P、 A4の基本成分のみを限定
量含有した場合(第1発明) togcR(′c/5ec)=−1,73(Mn(%)
−1−3,5P(%))+3.95 +・+ ++ +
+(1)(ロ) C,Mn、 P、 Atの基本成分の
他(: S i 。
Cr、Mo、Bよシ成るA群およびNb、 Ti、 V
よシ成るB群のうちより選ばれた1種または2棹以上の
各限定量を含有した場合(第2発明)LogCJヒ1−
(107sec) =−1,73(Mn %+0.26
S i(%)→−3SP(%)+130r(%))−1
67Mo(%))+3.95−・−・−−(2)ただし
B添加の場合(2)式の3.95を3.40に変更する
冷却速度を上記の如く限定したのは、冷却速度が(1)
式もしくは(2)式で求まる臨界冷却速度CR(c/5
eC)未満では7エライ゛ドーパ−ライト組織となシ高
強度が得られないが、臨界冷却速度CR(℃/5ec)
以上であれば通常、フェライトとベイナイト(一部マル
テンサイトを含む)の組織となり高強度と良好な延性、
加工性が得られるので、冷却速度を(1)式もしくは(
2)式で求められる臨界冷却速匿以上に限定した。
次に600〜300℃間の範囲における冷却速度を規定
したのは、均熱温度から冷却してくる場合に、600℃
とMs点より十分(=低い300℃との間の冷却速度が
小さいと拡散製変態が起り強度と延性のバランスに対し
て悪影響があるので、600〜300℃間の冷却速度を
(1)、 (2)式で求まる臨界冷却速度C凡Cc/5
ec)以上に限定した。
かくの如く、本発明は基本組成および選択添加元素の組
成を限定し、焼鈍において600℃からAc3変態点ま
での加熱速度を5vSeC以上で加熱し、AC3変態点
以上の均熱温度(二おいて10秒〜10分間均熱し、均
熱後600〜300℃間の冷却を(1)式もしくは(2
)式にて求まる臨界冷却速度以上にて急冷することによ
りフェライトと一部マルチンサイトを含むベイナイトか
ら成る微細組織が得られ、これによって高強度で延性お
よび加工性の良好な高張力鋼板を得ることができた。
実施例 第3表;二示す4種類の成分を有する鋼について、仕上
圧延温度830〜870℃、巻取温度500−550℃
にて熱延し、つづいて、同じく第3表に示す600℃か
らAc、変態までの加熱速度、均熱温度、600℃から
300℃までの冷却速度等の熱処理条件で焼鈍を行った
。これらの焼鈍鋼板について降伏応力(ys)、引張強
さくTS )、伸びおよび曲げ性を調査し、結果を同じ
く第3表に示しだ。なお曲げ性は下記の臨界曲げ半径で
表示した。
第3表において、本発明例の供試材A1と比較例の供試
材屋5および本発明例の供試材屋2と比較例の供試材應
7はそれぞれ回−成分で均熱温度も同一であるが、本発
明例は加熱速度が比較例と異なり5℃/sec以上であ
るため伸びの劣化を伴わずに強度を増加できることがわ
かる。
また本発明例の供試材AIと比較例の供試材屋6を比較
するとそれぞれ均熱温度は870℃と750℃であり、
均熱温度がAc3変態点以上である本発明例は臨界曲げ
半径が1とすぐれているのに対し、A c 3変態点未
満である比較例は5と曲げ性が著しく悪い。
上記実施例よυも明らかなとおり、本発明による延性お
よび加工性の良好な高強度鋼板は化学組成を限定した鋼
スラブを通常の方法で熱延、冷延した鋼板の焼鈍におけ
るAc3変態点以上の均熱温度までの加熱に際し、60
0℃からAc3変態点までの区間を5′c7SeC以上
の加熱速度で急熱し、10熟 秒〜10分間均熱し、均嚇後の冷却に当り、600〜3
00℃の区間を本発明者らが鋼成分の関数として足めた
臨界冷却速度CR(c/5eC)以上の冷却速度で冷却
し、鋼組織をフェライトおよび一部マルチンサイトを含
むベイナイトの微細組織とすることにより延性および加
工性の良好な強度6゜1(yf/−以上を確保する高強
度鋼板を製造する方法を確立した。また本発明は製造コ
ストも低置で鋼の特性としてスポット溶接性もすぐれて
いるという効果を有しているので自動車等の′強度部制
として広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を得る実験におけるP含有量とスポット
溶接部の引張試験結果との関係を示す線図、第2図(5
)、(ロ)は本発明を得る実験における焼鈍均熱温度が
それぞれA c3変態点未満とAc3変態点以上の場合
の金属組織を示す顕微鏡写真、第3図は通常の焼鈍にお
ける鋼板の加熱、冷却のパターンであって鋼板温度は高
温になるほど加熱速度が小さくなることを示す線図、第
4図は本発明を得る実験の焼鈍における600〜850
℃間の加熱速度と引張試験結果との関係を示す線図、第
5図は本発明を得る焼鈍実験における焼鈍方法の加熱冷
却パターンを示す線図、第6図は第5図に示す焼純実験
における急速加熱開始温度/IT□と引張試験結果との
関係を示す線図である。 代理人 弁理士  中 路 武 雄 第1図 P量(重量2) 第 2図 (Bン d立−一     J乞芒り 第3図 第4 図 (0%ec) 第5 図 吟 關 第60 bvu精絢融 TH

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比にてC:0.15%以下、Mn:0.2〜
    3.5チ、P:0.01〜0.15%、Al:0.10
    チ以下を含み残部がFeおよび不可避的不純物より成る
    高強度鋼板の製造方法において、前記鋼板lAc、変態
    点以上の均熱温度まで加熱するに際し少くとも600℃
    からAc、変態点までの区間の加熱速度を5℃/ se
    c以上で加熱する工程と、前記均熱温度において10秒
    〜10分間保持する均熱工程と、前記均熱工程終了後の
    冷却に際し600〜300℃の温度範囲における平均冷
    却速度を下記(1)式で算出された臨界冷却速度CR(
    ’C/ sec )以上にて冷却する工程と、を有して
    成ることを特徴とする延性および加工性の良好な高強度
    鋼板の製造方法。 A!ogcR(’C/5ec) =−1,73(Mn 
    (%)+3.5P(96):]+3.95  ・(1)
    (2)重量比にてC:0.15%以下、Mn:0.2〜
    3.5 係、P:0.01〜0.15係、AAI:0.
    10チ以下な含み、更にSi  : 0.1〜1.5%
    、Cr二〇、1〜1.0チ、 Mo:0.1〜1.0 
    チ、B : 5〜1001)pmより成るA群およびN
    b:0.01〜0.1チ、Ti : 0.01〜0.2
    %、 V : 0.01〜0.2俤より成るB群のうち
    より選ばれた1種または2種以上を含有し残部はFeお
    よび不可避的不純物より成る高強度鋼板の製造方法にお
    いて、前記鋼板をA c 3変態点以上の均熱温度まで
    加熱するに際し少くとも600℃からA c H変態点
    までの区間の加熱速度を5℃/ sec以上で加熱する
    工程と、前記均熱温度において10秒〜10分間保持す
    る均熱工程と、前記均熱工程終了後の冷却に際し600
    〜300℃の温度範囲における平均冷却速度な下記(2
    )式で算出された臨界冷却速度CR(℃A6c)以上に
    て冷却する工程と、を有して成ることを特徴とする延性
    および加工性の良好な高強度鋼板の製造方法。 logCR(″(、/5ec)”  −1,73(Mn
    (%) +〇、26Si (%)+3.5P(%)+1
    .3Cr (%1 +2.67Mo (1))+3.9
    5  −(2)ただしB添加の場合は(2)式の3.9
    −5 & 3.40に変更する。
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Cited By (13)

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